楊柳 何萌 劉清

（武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢430063）

0 引 言

水上交通安全一直是水路運(yùn)輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)和重點(diǎn)，在現(xiàn)有船舶技術(shù)不斷發(fā)展和完善的情況下，水上交通的總體安全水平顯著提高，船舶發(fā)生全損事故的概率從19世紀(jì)的1%下降至21世紀(jì)的0.15%[1]。隨著船舶數(shù)量不斷增加，雖然船舶全損事故概率下降，但船舶事故仍時(shí)有發(fā)生。根據(jù)108份由海事主管部門出具的船舶碰撞海事調(diào)查報(bào)告統(tǒng)計(jì)分析可知，船員的操作失誤是導(dǎo)致事故的主要原因；更有研究表明：75%～96%的水上交通事故是船員的工作失誤和不恰當(dāng)?shù)牟僮髟斐傻腫1]。船員作為船舶駕駛系統(tǒng)中的主要組成部分，其工作績(jī)效直接影響船舶的航行安全，其工作負(fù)荷與績(jī)效關(guān)系模型見圖1。由圖1可知，不恰當(dāng)?shù)墓ぷ髫?fù)荷會(huì)降低船員工作績(jī)效[2]，因此研究船員工作負(fù)荷具有重要意義。

圖1 工作負(fù)荷與工作績(jī)效三階段模型[2]Fig.1 Three-stage model of the workload and job performance[2]

工作負(fù)荷[3]是指單位時(shí)間內(nèi)人承受的工作量，包括體力工作負(fù)荷和心理工作負(fù)荷。體力工作負(fù)荷表現(xiàn)在動(dòng)態(tài)或靜態(tài)肌肉用力的工作負(fù)荷；心理工作負(fù)荷是表現(xiàn)在監(jiān)控、決策等不需要明顯體力的工作負(fù)荷，通常包括認(rèn)知、情緒、注意這3個(gè)方面的負(fù)荷。船員主要通過監(jiān)控船舶系統(tǒng)和進(jìn)行駕駛決策來保證駕駛安全，因此本文中船員工作負(fù)荷主要針對(duì)心理工作負(fù)荷。

在近40年時(shí)間內(nèi)，研究人員一直持續(xù)關(guān)注工作負(fù)荷檢測(cè)方法研究，并有認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者開始參與駕駛領(lǐng)域相關(guān)的工作負(fù)荷研究。通過CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)檢索，采用Citespace軟件進(jìn)行可視化分析，結(jié)果見圖2。

圖2 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Fig.2 Co-occurrence of keywords in references

由圖2可知，目前，工作負(fù)荷研究主要集中在交通安全領(lǐng)域，心理負(fù)荷和腦力負(fù)荷的測(cè)量是其中的研究重點(diǎn)，且各類工作負(fù)荷檢測(cè)方法研究多集中于飛行員和汽車駕駛員，船員研究相對(duì)較少。筆者主要從船員工作負(fù)荷檢測(cè)方法展開綜述，總結(jié)船員工作負(fù)荷影響因素，歸納分析可用于船員工作負(fù)荷檢測(cè)的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)一步分析船員工作負(fù)荷研究發(fā)展趨勢(shì)。

1 船員工作負(fù)荷影響因素

研究船員工作負(fù)荷影響因素，有助于理解工作負(fù)荷產(chǎn)生機(jī)制，適當(dāng)監(jiān)測(cè)并合理調(diào)節(jié)船員工作負(fù)荷水平。

在船員工作負(fù)荷影響因素研究方面，Barsan等[4]基于船舶駕駛模擬器，使用不同場(chǎng)景，如惡劣天氣、設(shè)備失效等進(jìn)行船員操作績(jī)效和工作負(fù)荷的影響因素研究。K.S.Gould等[5]發(fā)現(xiàn)：不同的電子導(dǎo)航系統(tǒng)界面、不同難度的工作任務(wù)都會(huì)對(duì)船員工作負(fù)荷產(chǎn)生影響，良好的導(dǎo)航系統(tǒng)界面可以有效降低船員工作量，降低工作負(fù)荷水平，較高難度的工作任務(wù)會(huì)工作負(fù)荷水平過高。趙志葳等[6]研究發(fā)現(xiàn)：長(zhǎng)期睡眠不足、工作量過大、工作環(huán)境惡劣將會(huì)引發(fā)船員疲勞導(dǎo)致工作負(fù)荷過高，應(yīng)急反應(yīng)能力下降，造成海上事故。賈寶柱等[7]通過結(jié)構(gòu)方程模型得出：物理工作環(huán)境、休息情況和工作節(jié)奏是對(duì)船員工作負(fù)荷影響最直接的因素。

在飛行員與汽車駕駛員工作負(fù)荷影響因素相關(guān)研究中。多數(shù)研究分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于飛行員，飛行任務(wù)[8]、飛行環(huán)境[9]、駕駛艙人機(jī)界面和個(gè)體因素[10]是影響工作負(fù)荷的4個(gè)主要因素，其中駕駛艙人機(jī)界面是飛行員工作負(fù)荷主要來源；對(duì)于汽車駕駛員，道路環(huán)境[11]、車輛狀態(tài)[12]、駕駛?cè)蝿?wù)[13-14]、個(gè)人疲勞狀態(tài)[15]等都會(huì)導(dǎo)致駕駛員工作負(fù)荷增大。

結(jié)合上述其他駕駛領(lǐng)域的工作負(fù)荷影響因素研究?jī)?nèi)容，可將船員工作負(fù)荷影響因素歸納為個(gè)體因素、船舶狀態(tài)、駕駛?cè)蝿?wù)、駕駛環(huán)境4個(gè)方面的因素，見圖3。其中，個(gè)體因素主要包括個(gè)人習(xí)慣（如是否飲酒）、身體狀態(tài)（如是否疲勞）等特征；系統(tǒng)狀態(tài)主要指系統(tǒng)穩(wěn)定性、運(yùn)行工況是否良好等駕駛系統(tǒng)自身因素；駕駛?cè)蝿?wù)主要考慮是否執(zhí)行難度較大任務(wù)；駕駛環(huán)境可分為內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境，內(nèi)環(huán)境包括駕駛系統(tǒng)軟硬件環(huán)境（儀器表盤信息量），外環(huán)境包括天氣條件、航道條件等。

圖3 船員工作負(fù)荷影響因素Fig.3 Influencing factors of workload

2 船員工作負(fù)荷檢測(cè)指標(biāo)與方法

2.1 主觀評(píng)測(cè)方法

通常認(rèn)為，作業(yè)人員的腦力資源的使用和努力程度密切相關(guān)，這一情況可以通過作業(yè)人員主觀表達(dá)出來[16]。主觀評(píng)測(cè)方法是通過被試人員在執(zhí)行任務(wù)過程中對(duì)自身工作量大小的量化評(píng)估來反映其工作負(fù)荷大小。當(dāng)前主流的工作負(fù)荷主觀評(píng)測(cè)方法包括CH量表主觀評(píng)價(jià)法（Cooper-Harper）、NASA-TLX量表法（NASA-task load index）和SWAT主觀工作負(fù)荷評(píng)估（subjective workload assessment technique），上述方法的區(qū)別主要體現(xiàn)在指標(biāo)和評(píng)價(jià)維度的選取。

Cooper-Harper主觀評(píng)價(jià)法最早用于飛行器駕駛難度評(píng)價(jià)，飛行員完成飛行任務(wù)之后對(duì)飛行器駕駛難易程度進(jìn)行單一維度主觀感受評(píng)價(jià)[17]。量表將飛行操作水平劃分為10級(jí)，同時(shí)對(duì)每一級(jí)操作水平有具體定義，飛行員在完成飛行任務(wù)之后選擇對(duì)應(yīng)級(jí)別，從而確定工作負(fù)荷。

NASA-TLX量表法由Hart等[18]開發(fā)，最早用于航空領(lǐng)域，將飛行員的工作負(fù)荷劃分為精神負(fù)荷、體力負(fù)荷、操作績(jī)效、時(shí)間緊迫感、努力程度和挫敗感這6個(gè)維度，采用兩兩比較法，對(duì)工作負(fù)荷形成中每個(gè)維度相對(duì)重要性進(jìn)行評(píng)定，確定各維度權(quán)重并對(duì)每個(gè)維度實(shí)行評(píng)分，最后按照各維度權(quán)重指標(biāo)，加權(quán)計(jì)算工作負(fù)荷評(píng)分，確定飛行員主觀工作負(fù)荷值。

SWAT主觀工作負(fù)荷量表由G.B.Reid等[19]開發(fā)，評(píng)估包括時(shí)間負(fù)荷、努力程度、緊張負(fù)荷3項(xiàng)因子指標(biāo)，工作負(fù)荷值計(jì)算包括2個(gè)部分：①作業(yè)人員依據(jù)主觀感受對(duì)以上3項(xiàng)因子指標(biāo)進(jìn)行0～100分范圍內(nèi)的打分；②針對(duì)具體任務(wù)分析確定3項(xiàng)因子指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)各因子指標(biāo)的權(quán)重值計(jì)算得出完成任務(wù)時(shí)的綜合主觀工作負(fù)荷值。

船員工作負(fù)荷主觀評(píng)測(cè)相關(guān)研究中，Wu等[20]、Orlandi等[21]、Pignoni等[22]研究人員采用NASA-TLX量表作為主觀評(píng)測(cè)方法，用于評(píng)定實(shí)驗(yàn)過程中船員的總體工作負(fù)荷水平。Cooper-Harper以及SWAT等主觀評(píng)測(cè)方法，在飛行員和汽車駕駛員工作負(fù)荷檢測(cè)中使用[23-24]，較少見于船員工作負(fù)荷評(píng)測(cè)，主觀評(píng)測(cè)方法一般不會(huì)在研究過程中單獨(dú)使用，通常是對(duì)工作負(fù)荷檢測(cè)的1個(gè)驗(yàn)證手段，所以船員工作負(fù)荷研究方面更多是采用成熟度和可靠度最高的主觀評(píng)測(cè)方法。

主觀評(píng)測(cè)方法主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①主觀評(píng)測(cè)方法調(diào)查簡(jiǎn)易，結(jié)果通俗易懂，數(shù)據(jù)便于統(tǒng)計(jì)分析；②主觀評(píng)測(cè)方法通常在完成被試任務(wù)完成之后，避免對(duì)被試任務(wù)產(chǎn)生干擾；③主觀評(píng)測(cè)方法對(duì)被試工作負(fù)荷水平有良好區(qū)分度，可以有效區(qū)分不同的等級(jí)水平的工作負(fù)荷。

主觀評(píng)測(cè)方法主要有以下缺點(diǎn)：①主觀評(píng)測(cè)方法存在較大的個(gè)體差異性，被試者對(duì)其工作負(fù)荷的主觀測(cè)評(píng)與其自身當(dāng)時(shí)的身心狀態(tài)都密切相關(guān)，同1個(gè)被試在不同狀態(tài)下完成相同任務(wù)時(shí)，其主觀評(píng)測(cè)結(jié)果可能出現(xiàn)差異，因此工作負(fù)荷水平劃分缺乏一定依據(jù)；②主觀負(fù)荷評(píng)價(jià)通常只能對(duì)任務(wù)之后工作負(fù)荷水平進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，無(wú)法對(duì)連續(xù)變化的場(chǎng)景和任務(wù)下的工作負(fù)荷水平的變化進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。

船舶駕駛是1個(gè)受多種因素影響的多任務(wù)復(fù)雜活動(dòng)，因此船員工作負(fù)荷的主觀評(píng)測(cè)上應(yīng)當(dāng)有一定改善，例如構(gòu)建類似于Likert量表用于工作負(fù)荷的簡(jiǎn)易實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，獲得連續(xù)執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)過程中的工作負(fù)荷水平變化特點(diǎn)，利于高工作負(fù)荷場(chǎng)景的識(shí)別。

2.2 任務(wù)績(jī)效測(cè)量法

任務(wù)績(jī)效測(cè)量法是指以被試者操作績(jī)效表現(xiàn)作為工作負(fù)荷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的方法[25]，主要包括主任務(wù)績(jī)效測(cè)量法和次任務(wù)績(jī)效測(cè)量法這2種實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)上基本一致，即：在執(zhí)行主任務(wù)過程中加入不同難度級(jí)別的額外任務(wù)，然后記錄衡量工作負(fù)荷的行為指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)，基于行為指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行工作負(fù)荷判斷。二者的主要區(qū)別在于選取的行為指標(biāo)不同：主任務(wù)度量以主任務(wù)相關(guān)指標(biāo)作為衡量依據(jù)，次任務(wù)度量以額外增加任務(wù)相關(guān)指標(biāo)作為衡量依據(jù)。任務(wù)績(jī)效評(píng)測(cè)方法的的理論基礎(chǔ)是多資源理論[26]，即被試同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)的容量是有限的，同過程的知覺和工作記憶同時(shí)處理會(huì)增加工作負(fù)荷的等級(jí)，因此可以通過任務(wù)績(jī)效進(jìn)行工作負(fù)荷評(píng)測(cè)。

主任務(wù)度量法常使用主任務(wù)績(jī)效指標(biāo)對(duì)被試者工作負(fù)荷進(jìn)行評(píng)估。劉偉等[27]將換道駕駛作為駕駛主任務(wù)，選擇記憶配對(duì)試驗(yàn)作為次級(jí)任務(wù)并設(shè)置不同難度次級(jí)任務(wù)，采集車輛行駛軌跡、車速、轉(zhuǎn)向角等數(shù)據(jù)作為績(jī)效指標(biāo)，驗(yàn)證選取的績(jī)效指標(biāo)對(duì)工作負(fù)荷變化敏感。

次任務(wù)績(jī)效度量法常用的次任務(wù)有數(shù)字計(jì)算、記憶、視覺搜索等，測(cè)量指標(biāo)多為反應(yīng)時(shí)間和正確率。王宥霖等[28]在飛行員執(zhí)行飛行任務(wù)中加入數(shù)字識(shí)別次任務(wù)，以數(shù)字識(shí)別正確率作為次任務(wù)績(jī)效指標(biāo)用于工作負(fù)荷評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：工作負(fù)荷越高，數(shù)字識(shí)別任務(wù)正確率越低。

任務(wù)績(jī)效測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是可以直接通過操作績(jī)效進(jìn)行工作負(fù)荷評(píng)定，更加直觀；不足之處主要體現(xiàn)在：①工作負(fù)荷評(píng)價(jià)指標(biāo)缺乏一定依據(jù)，部分操作績(jī)效作為評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)片面；②績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)的獲取和記錄會(huì)對(duì)被試者正常作業(yè)產(chǎn)生一定的干擾；③該類方法的理論基礎(chǔ)是多資源理論，該理論認(rèn)為不同類型的任務(wù)消耗的注意資源相同，但該理論與實(shí)際情況是否相符有待驗(yàn)證。

任務(wù)績(jī)效測(cè)量法在船員工作負(fù)荷檢測(cè)中較難有應(yīng)用場(chǎng)景，主要存在以下原因：船員駕駛過程缺少比較明確的操作績(jī)效指標(biāo)可以作為工作負(fù)荷度量值，尤其是在大型船舶操縱中，船舶對(duì)船員的具體操作會(huì)有延遲反應(yīng)時(shí)間，將其作為工作負(fù)荷度量值的可靠性和準(zhǔn)確性較低。

2.3 生理數(shù)據(jù)檢測(cè)方法

對(duì)于船員工作負(fù)荷的測(cè)定，生理數(shù)據(jù)相比于主觀評(píng)測(cè)和績(jī)效評(píng)測(cè)更易量化，具備說服力，因此生理數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)方法在船員工作負(fù)荷檢測(cè)領(lǐng)域使用較多，常用生理數(shù)據(jù)主要包括腦電、眼動(dòng)、心率及其他生理指標(biāo)。

2.3.1 腦電

腦電（EEG）信號(hào)具有高度靈敏性，能直觀反映人腦生理活動(dòng)。由于腦電信號(hào)的靈敏性，因此在船員工作負(fù)荷檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用較多。根據(jù)腦電信號(hào)分析方法的差異，主要可分為基于事件相關(guān)電位（ERP）的工作負(fù)荷檢測(cè)和基于自發(fā)腦電的工作負(fù)荷檢測(cè)[29]。Wu Yanbin等[20]研究發(fā)現(xiàn)，船員在執(zhí)行不同難度MEPS任務(wù)時(shí)，EEG部分指標(biāo)與船員工作負(fù)荷呈現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系，通過方差分析對(duì)比，得出EEG平均α波率與船員工作負(fù)荷顯著相關(guān)。Daniel Miklody等[30]通過駕駛模擬器對(duì)拖船船長(zhǎng)進(jìn)行n-back范式實(shí)驗(yàn)，改變船長(zhǎng)工作負(fù)荷，記錄EEG數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)在駕駛模擬場(chǎng)景下沒有觀察到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的預(yù)期的θ功率震蕩和α功率下降現(xiàn)象，因此需要更多的真實(shí)場(chǎng)景模擬的實(shí)驗(yàn)來完善工作負(fù)荷研究，實(shí)現(xiàn)工作負(fù)荷研究從實(shí)驗(yàn)室向復(fù)雜場(chǎng)景的轉(zhuǎn)移。Wu Yanbin等[31]使用輪機(jī)全尺寸模擬器（MEPS）進(jìn)行工作負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后使用皮爾遜相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)工作負(fù)荷與EEG特征量之間的有效性，發(fā)現(xiàn)α波對(duì)工作負(fù)荷敏感，且α，β和θ波對(duì)主觀工作負(fù)荷量敏感。Fan Shiqi等[32]基于EEG腦電圖，使用SVM支持向量機(jī)對(duì)船長(zhǎng)進(jìn)行情緒識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到77.55%。Liu Yisi[33]基于EEG腦電圖，使用深度學(xué)習(xí)算法，對(duì)不同職位船員進(jìn)行工作負(fù)荷水平識(shí)別，研究發(fā)現(xiàn)：船長(zhǎng)較其他職位船員工作負(fù)荷更大。Orlandi[21]通過EEGβ1和β2功率譜與主觀工作負(fù)荷進(jìn)行單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)不同難度任務(wù)的β1和β2功率譜存在顯著差異。Liu Yisi等[34]使用以EEG數(shù)據(jù)作為主要參數(shù)的生理評(píng)估系統(tǒng)，通過收集EEG數(shù)據(jù)，判定工作負(fù)荷水平，對(duì)船員培訓(xùn)進(jìn)行合理評(píng)估。

2.3.2 眼動(dòng)

基于眼動(dòng)數(shù)據(jù)的工作負(fù)荷研究關(guān)注工作負(fù)荷大小與眼球的運(yùn)動(dòng)特征的關(guān)聯(lián)性，常用指標(biāo)包括眨眼動(dòng)作（blink）、注視行為（fixation）、掃視行為（saccade）和瞳孔直徑（pupil diameter）。Gerhard Marquart等[35]發(fā)現(xiàn)在人機(jī)交互系統(tǒng)中，任務(wù)難度越大，工作負(fù)荷越高，瞳孔直徑也就越大。Giovanni Pignoni等[22，36]基于船舶模擬駕駛器，使用眼動(dòng)儀追蹤眼睛瞳孔數(shù)據(jù)以及光照數(shù)據(jù)，并結(jié)合船員NASA-TLX問卷數(shù)據(jù)，分析瞳孔直徑與工作負(fù)荷之間的關(guān)聯(lián)性。Yan Shengyuan等[37]選取瞳孔直徑、眨眼率、注視率和掃視率多種眼動(dòng)指標(biāo)，構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（ANN）預(yù)測(cè)船員關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)操作界面時(shí)的工作負(fù)荷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)基于眼動(dòng)指標(biāo)的工作負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，為后續(xù)開發(fā)智能預(yù)測(cè)模型奠定基礎(chǔ)。

2.3.3 心電

心電指標(biāo)（ECG）主要是反映心臟的活動(dòng)狀況，人體體力負(fù)荷或者精神負(fù)荷變化都會(huì)導(dǎo)致心率數(shù)據(jù)變化，因此心率（HR）是1個(gè)有效評(píng)定駕駛員工作負(fù)荷的敏感數(shù)據(jù)指標(biāo)，心率數(shù)據(jù)的變化與工作負(fù)荷是顯著相關(guān)的[38]，基于HR得到的心率變異性（HRV）部分指標(biāo)主要包括低頻（LF）、高頻（HF）以及LF/HF等頻域指標(biāo)，RR間期標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、RR間期差值均方根（RMSSD）等時(shí)域指標(biāo)，可以在一定程度上反映工作負(fù)荷變化。Kristian S.Gould等[5]基于船舶模擬駕駛器使用心率變異性指標(biāo)LF/HF以及RMSSD考察了不同導(dǎo)航系統(tǒng)下的船員工作負(fù)荷水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LF/HF以及RMSSD指標(biāo)可以有效區(qū)分工作負(fù)荷水平。Koji Murai等[39]研究發(fā)現(xiàn)基于船舶模擬駕駛器，利用HRV頻域指標(biāo)LF/HF對(duì)工作負(fù)荷進(jìn)行判別是1個(gè)有效途徑，LF/HF指標(biāo)越大，則工作負(fù)荷越大。Ippei Sugimoto等[40]同樣使用LF/HF指標(biāo)分別對(duì)船長(zhǎng)和舵工進(jìn)行工作負(fù)荷比較，LF/HF對(duì)工作負(fù)荷有明顯的區(qū)分度。

2.3.4 其他生理指標(biāo)

其他生理指標(biāo)主要有皮電、鼻溫、唾液等。當(dāng)人體處于清醒狀態(tài)時(shí)，較大的工作負(fù)荷會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大壓力，交感神經(jīng)會(huì)促使皮膚溫度升高、形成特異性皮電，促進(jìn)唾液腺分泌等一系列生理反應(yīng)。K.S.Gould等[5]在船員模擬駕駛研究中使用皮電導(dǎo)記錄不同船員皮電數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)皮電與工作負(fù)荷之間呈現(xiàn)相關(guān)性。K.Kitamura等[41]基于船舶駕駛模擬器對(duì)船員進(jìn)行唾液NO3—檢驗(yàn)，與船員LF/HF值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了唾液NO3—與工作負(fù)荷的相關(guān)性，但后續(xù)需要獲得更多數(shù)據(jù)樣本用于定量分析和研究。A.S.Wulvik等[42]使用皮電作為生理指標(biāo)研究船員在不同水域的工作負(fù)荷，經(jīng)過相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)皮電導(dǎo)率（SC）值與工作負(fù)荷存在顯著相關(guān)性。

生理數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：①生理數(shù)據(jù)具有客觀性，可以更加準(zhǔn)確反映工作負(fù)荷水平。②大部分生理數(shù)據(jù)采集設(shè)備會(huì)配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析軟件，簡(jiǎn)化生理數(shù)據(jù)處理流程，可以更加快速有效計(jì)算工作負(fù)荷水平。

當(dāng)前生理數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)的主要問題在于：①生理指標(biāo)的選取原則不一、工作負(fù)荷等級(jí)無(wú)法精確劃分、生理指標(biāo)與工作負(fù)荷之間的相關(guān)性以及量化效果不顯著。②生理數(shù)據(jù)的處理過程通常需要離線進(jìn)行，暫時(shí)無(wú)法在實(shí)際駕駛過程中實(shí)時(shí)獲取工作負(fù)荷水平。③部分生理數(shù)據(jù)指標(biāo)通常在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下獲取較為準(zhǔn)確，在實(shí)際駕駛的復(fù)雜場(chǎng)景中容易受到非生理因素干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度不足，難以反映工作負(fù)荷水平的變化。

3 船員工作負(fù)荷研究展望

船員作為船舶駕駛系統(tǒng)的主體，其駕駛行為對(duì)保障水上交通安全起到了至關(guān)重要的作用，75%～96%的水上交通事故是船員的工作失誤和不恰當(dāng)?shù)牟僮髟斐傻模虼舜瑔T工作負(fù)荷研究應(yīng)用前景廣泛。

常見的工作負(fù)荷檢測(cè)方法，例如主觀評(píng)測(cè)法、任務(wù)績(jī)效法、生理指標(biāo)評(píng)測(cè)法等在公路和航空領(lǐng)域已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用。鑒于水路運(yùn)輸特殊的航行環(huán)境、船舶的作業(yè)環(huán)境特殊性、船員職位以及船員個(gè)體的差異性，目前部分工作負(fù)荷檢測(cè)方法僅在船員群體進(jìn)行一定的探索研究，缺乏檢測(cè)方法和生理指標(biāo)的選擇標(biāo)準(zhǔn)、工作負(fù)荷等級(jí)準(zhǔn)確劃分標(biāo)準(zhǔn)以及生理數(shù)據(jù)統(tǒng)一的處理流程等內(nèi)容，用于完善和量化船員工作負(fù)荷檢測(cè)。因此后續(xù)在船員工作負(fù)荷研究中，主要有以下發(fā)展趨勢(shì)。

1）生理指標(biāo)與工作負(fù)荷之間的定量化研究。當(dāng)前生理指標(biāo)與工作負(fù)荷研究基于統(tǒng)計(jì)分析，僅探索各項(xiàng)生理指標(biāo)與工作負(fù)荷之間的表征關(guān)聯(lián)性，下一步發(fā)展方向是從生理指標(biāo)與工作負(fù)荷相關(guān)的定性研究向生理指標(biāo)與工作負(fù)荷的定量研究轉(zhuǎn)變，探索生理數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)工作負(fù)荷的靈敏度，探討用于精確劃分工作負(fù)荷等級(jí)的生理指標(biāo)閾值，為工作負(fù)荷定量化處理提出除主觀測(cè)評(píng)方法以外新的解決方案。

2）多方式結(jié)合的工作負(fù)荷綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建。將現(xiàn)有工作負(fù)荷檢測(cè)方法、手段綜合運(yùn)用，對(duì)同1船員收集多種工作負(fù)荷手段檢測(cè)結(jié)果，基于生理數(shù)據(jù)、主觀評(píng)價(jià)、績(jī)效檢測(cè)等多種手段構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)船員總體工作負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)，有效避免單一檢測(cè)方法對(duì)工作負(fù)荷評(píng)價(jià)的片面性，可以更加準(zhǔn)確評(píng)價(jià)船員工作負(fù)荷。

3）多因素疊加影響下的工作負(fù)荷變化狀態(tài)研究。當(dāng)前研究主要集中于某單一因素產(chǎn)生的工作負(fù)荷與部分生理指標(biāo)之間的相關(guān)性，實(shí)際駕駛過程中多種因素對(duì)船員工作負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜影響，工作負(fù)荷變化規(guī)律不定，因此展開多因素疊加影響下的船員工作負(fù)荷研究對(duì)將來船員實(shí)際駕駛狀態(tài)下的工作負(fù)荷監(jiān)測(cè)切實(shí)有用。

4）船員工作負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建。當(dāng)前絕大多數(shù)船員工作負(fù)荷規(guī)律研究基于歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，無(wú)法通過獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)船員工作負(fù)荷狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，因此后續(xù)將類似于汽車駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)技術(shù)開發(fā)和運(yùn)用，構(gòu)建船員工作負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)評(píng)估船員工作負(fù)荷，并及時(shí)采取適當(dāng)措施，有效降低水上交通事故發(fā)生的概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)目前船員工作負(fù)荷的影響因素、測(cè)評(píng)方法進(jìn)行綜述，重點(diǎn)闡述了采用生理數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)方法的船員工作負(fù)荷研究現(xiàn)狀，并指出船員工作負(fù)荷研究的發(fā)展趨勢(shì)：①生理指標(biāo)與工作負(fù)荷定量化研究；②船員工作負(fù)荷綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建；③多因素疊加狀態(tài)下的工作負(fù)荷影響研究；④船員工作負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建。